面向突发性水污染事件的多传感器动态组网立体监测

针对突发性水污染事件应急监测和智能模拟分析需求,研究了多传感器立体协同监测模型,建立了突发性水污染事件的时间、空间属性和传感器观测性能之间的相关关系,实现了卫星、无人机、地面、水上平台的动态、协同组网。在丹江口库区开展了突发性水污染事件动态组网立体监测实验分析,根据水污染事件发生时、动态演变过程中和事件后期3个阶段的不同观测需求,基于多传感器立体协同监测模型,深入开展了多传感器协同优化求解,确定了相应的观测平台及传感器。实验结果表明,协同、高效的“天空地一体化”立体感知网能够全面、精准、快速获取水污染事件监测信息,可以科学支撑突发性水污染事件的应急处置。

基于物联网技术的取水远程监测系统设计与实现

取用水远程在线监测是实现精细水资源管理的一项基础性工作。根据水资源管理工作要求,提出了基于物联网技术的取水远程监测系统体系架构,完成了系统用户管理、数据采集、数据处理和网络服务等相关技术的设计与实现。结果表明该监测系统能够满足取水户远程实时监测的要求,能够为水资源管理提供实时、真实、可靠的取用水数据,并且通过实际应用证实了系统的稳定性和可靠性。

城镇区域洪水风险分析研究——以湖北省保康县为例

根据山洪灾害防治项目要求,重点开展了城镇区域的洪水影响及淹没分析研究,选择湖北省保康县作为典型山区城镇开展实例研究。通过对保康县的实地查勘,资料收集,设计洪水计算方案,建立水动力学模型、洪水演进分析模型、洪水淹没分析模型;并以100 a一遇设计洪水为例,对城区受淹地区及其淹没水深、淹没面积等进行了分析。结果表明,该方法具备良好的理论基础,有效实现一维、二维模型嵌套,计算速度快,能够取得精准、合理可靠的洪水影响分析成果和洪水淹没成果,可为防汛决策部门提供参考。

高分辨率多光谱遥感影像中城区道路信息的自动提取

提出一种从高分辨率遥感影像提取城市区域道路网络的方法。该方法采用改进的数学形态学运算方法对影像进行分割,进而得到粗略道路信息网,然后利用道路网的几何特征实现道路与建筑物的有效区分,最后通过抽骨架的方法获得最终道路网中心线。试验数据为某一城区高分辨率卫星影像,并对最终提取的结果进行了评价,结果表明,所提出的方法能够从高分辨率多波段卫星遥感影像上精确、有效、自动提取城区道路网络。

基于KI算法的多时相ASAR影像水面信息变化检测

合成孔径雷达(SAR)已成为国际对地观测最重要的前沿技术之一,独具全天时、全天候观测能力和对地表穿透性等特征,使之成为快速、准确获取水面信息,宏观监测水资源的重要手段。提出了一种基于KI算法的水面信息自动变化检测方法,以高级合成孔径雷达(ASAR)影像数据为实验数据,分析了水体和其它地物在影像上的差异。采用log-ratio算子生成差异影像,在差异影像服从泛高斯分析的前提下,探讨了水面变化信息的自动提取。试验结果验证了该方法能够快速、自动、精确获取水面变化信息。表明多时相ASAR数据能够广泛用于多云多雨地区的水面信息变化获取,水资源管理等领域。

基于融合的高分辨率遥感影像变化检测

提出一种融合分类后比较法和差异影像法的多时相高分辨率遥感影像变化检测方法。以相关系数为理论基础,通过分析差异影像直方图,确定未发生变化的区域,保证两个时相间样本的一致性。分类后比较法能够提供变化类型信息,差异影像法能够有效检测变化区域,二者的有效融合能够产生一种精确且有变化类型信息的变化检测方法。针对高分辨率遥感影像,以图斑为基本分析单元,结合差异影像法和支持向量机分类后比较法进行实验,结果表明差异影像的引入能够有效去除分类后比较法产生的伪变化信息,支持向量机分类后比较法能消除因成像条件差异而产生的伪变化信息,两种变化检测结果的有效结合能够提高变化检测结果精度,准确反映变化类型。

基于马尔科夫随机场的多时相SAR影像变化检测研究

研究了一种基于马尔科夫随机场理论的多时相SAR影像自动变化检测方法。研究的方法综合利用目标像元及其邻域信息,有效实现目标像元所属类别的判定。实验结果表明,基于马尔科夫随机场理论的变化检测方法与其它传统分割方法相比,充分考虑目标像元的空间邻域信息,能够有效减少漏检率,提高整体检测精度。

空间信息技术支撑下的水政监察系统研究

空间信息技术已经在水利行业得到了广泛应用,为满足流域水政执法工作的实际需要,采用多时相高分辨率遥感影像,研究并建立了遥感动态监测系统,应用于流域水政监察工作。系统主要包括数据收集和整理、数据处理、专题信息提取和数据服务等关键模块。选择典型区域对该遥感动态监测方法的有效性进行验证,应用结果表明遥感动态监测方法在流域水政执法工作中具有覆盖范围广、快速、主动等特点,能够作为一种可靠的信息手段,辅助流域水政执法工作。

空间信息技术在水利普查中的应用

2010年开展的全国第一次水利普查是建国以来水利行业水利基础数据全口径调查,分为清查阶段、普查阶段、数据汇总阶段和成果展示及开发利用3个阶段,涉及河湖基本情况普查、水利工程基本情况普查、经济社会用水情况调查、河湖开发治理保护情况普查、水土保持情况普查、行业能力建设情况普查、灌区专项普查、地下水取水井专项普查等8大专项。在3个阶段和8大专项中,空间信息技术都得到了充分利用。特别是河湖基本情况普查和水土保持情况普查调查,主要是依靠空间信息技术,采用内业获取和处理的方式获取相关信息。在成果展示及开发利用方面,以空间信息技术为技术支撑,实现了普查成果"一张图"展示,直观展示了空间信息技术在水利行业中全面和深入的应用。

影像配准误差对高分辨率遥感影像变化检测精度影响的研究

以多时相遥感影像几何配准模型为理论基础,研究相对配准误差对高分辨率遥感影像变化检测精度的影响。首先,分析了配准误差和影像波段、地类复杂度之间的关系;其次,研究了相同配准误差条件下,每个不同波段的敏感程度以及不同地类复杂度区域的差异性。实验选取地类复杂度不同的QuickBird真彩色影像区域为实验数据,结果表明配准误差对每个波段影响不一致性,并且,配准误差对高地类复杂度区域检测精度的影响更为明显,易产生更多的虚假变化信息。

丹江口市山洪灾害调查评价成果水位流量关系检验复核

选择湖北省十堰市丹江口市为典型区域,深入开展了水位流量关系检验复核研究。研究内容包括检验复核对象名录确定、基础资料获取与处理、水位流量关系检验复核原理与试验分析等。提出了一套完整的水位流量关系检验复核方法体系,通过实例分析和验证研究方法的有效性,对前期的调查评价成果进行了复核和分析。结果表明:HEC-RAS模型软件模拟真实,操作简便,适用河段类型较广,计算结果准确可靠。

资源一号02C卫星P/MS传感器数据质量评价及其在水利行业中的应用潜力分析

随着我国资源一号02C卫星的成功发射,需要对该卫星的遥感数据进行定量的质量评价。利用多项数据质量评价指标对资源一号02C卫星的全色多光谱遥感图像数据质量进行了评价,并将其和美国陆地卫星ETM+数据进行了对比分析,最后利用资源一号02C卫星多光谱数据进行了基于支持向量机和神经网络算法的水体信息提取。实验发现该卫星数据质量在很大程度上都明显超过了ETM+影像,在水利行业中有很大的应用潜力。

TM遥感影像监测裸露土壤含水率的方法研究

土壤含水率是灌区干旱监测的重要指标。选择经济易得的遥感数据对灌区的土壤含水率进行定量监测,是非常具有实用价值的研究。采用地面光谱采样与土壤采样同步进行的方法,对漳河干渠最重要渠道——三干渠灌溉范围内的土壤水分状况进行了遥感定量分析,最终根据准同步遥感影像获得灌区表层土壤含水率分布图。

基于概率统计模型的遥感影像变化检测

基于概率统计理论,提出了一种基于t检验的遥感影像自动变化检测方法,并实现了其与相关系数法的有效结合,运用于复杂城区环境下地物类型的自动变化检测。对于高空间分辨率影像,有效引入纹理特征,减少了房屋阴影的影响,对最终变化检测结果起到了明显的增强效果。实验采用不同类型的数据,详细叙述了变化目标的提取以及本文方法的特点,结果真实反映了实际地物的变化,表明该方法具有很好的实用价值。

基于图斑的高分辨率遥感影像变化检测

高分辨率影像具有空间分辨率高、光谱分辨率相对不足的特点,传统基于像元的变化检测方法在高分辨率遥感变化检测中显示出不足。研究一种基于图斑的多时相高分辨率影像变化检测方法,以光谱特征为依据,对影像进行分割,然后以图斑为基本分析单元进行变化检测研究。引入概率统计学中的t检验方法,并与相关系数法相结合,采用区域内的光谱、纹理特征进行变化检测。选取城市区域的高分辨率影像进行试验,结果表明该方法可以很好地实现高分辨率影像的变化检测,具有一定的理论研究和实际应用价值。

青藏高原典型河流与湖泊表层水体碳时空变化特征初步分析

为了研究青藏高原典型河流与湖泊水体碳时空变化特征,采集了典型河流、湖泊、冰川等水体样品,通过实验室测试分析获取了总碳、无机碳和有机碳观测数据。结果表明青藏高原典型河流与湖泊水体碳以无机碳为主、有机碳为辅。其中,长江、黄河和澜沧江源区典型河流与湖泊水体总碳平均含量分别为62. 46,32. 88,17. 70 mg/L,长江南源当曲源、正源沱沱河源和北源楚玛尔河源水体总碳含量分别为32. 90,36. 56,32. 90 mg/L;青藏高原封闭性湖泊水体碳含量比河流水体较高,封闭性湖泊水体总碳、总无机碳和总有机碳平均含量分别为403. 82,398. 35,1. 24mg/L,而河流水体则分别为17. 03,14. 56,2. 46 mg/L,河流水体有机碳含量比封闭性湖泊水体较高。该成果可为我国青藏高原水域碳循环研究提供基础数据,对高海拔区域气候变化研究具有参考价值。

基于动态实时监测数据的水污染模拟分析系统研究

以水污染应急事件中的水污染模拟分析为研究对象,从数据的采集、传输、模拟分析、应用等多层次出发,采用WebGIS为核心技术,建立了二维网络地理环境下的水污染模拟仿真决策支持系统。该系统重点研究了互联网环境下的二维水污染扩散模型和水污染模拟计算结果的可视化表达和交互应用。通过长江干流某河段的应用,验证了该研究系统的有效性和科学性,结果表明系统能够有效、科学支撑突发性水污染事件的自动监测和应急决策处理。

基于规则格网DEM的库容计算与精度分析

水库库容是库区水资源储量的重要指标,也是水利枢纽设计和运营管理重要参数之一。传统的库容计算方法是在已有的地形图上采用求积仪法进行,当精度要求较高时,需到现场实测更大比例尺的地形图。基于此,重点讨论和分析了基于数字高程模型的库容计算方法,重点分析了数字高程模型的组织、内插精度和库容计算方法及精度等问题,并将求积仪法和数字高程模型法的基本原理和优缺点进行了对比分析,从理论上讨论了两种方法的适用范围、条件及精度。以长江三峡水利枢纽为实例,将自行设计软件和商用软件库容计算模块进行了对比分析,实验结果表明,基于数字高程模型的库容计算方法具有适用范围广、计算速度快,能满足高精度要求等优点。

结合高分辨遥感影像和GIS数据的土地利用变化监测

研究了一种结合高分辨率遥感影像和GIS数据的土地利用自动变化监测方法。分别采用马氏距离、支持向量机、神经网络3种分类方法对研究区域进行模糊分类,然后通过多分类器模糊决策融合分类方法对3种分类结果进行融合,提高总体分类精度。在获得高精度分类结果的基础上,结合历史时期GIS专题数据和分类结果,计算对应的图斑多边形内各类别成份,并与其历史属性对比分析,自动实现土地利用变化监测。实验数据选取QuickBird高分辨率遥感影像和1∶1万土地利用GIS数据,实验结果表明模糊决策融合分类能够明显改善分类效果,获得比单一分类器更为精准的结果。利用决策分类结果并结合GIS数据进行变化区域判定实验,结果表明,对区域中存在较大变化能够准确自动判定为变化区域,而区域中存在较少部分变化则存在部分误判现象。

基于空间信息技术的新农村建设面源污染动态监控

面源污染的调控与治理是关系到新农村建设和社会可持续发展的重要问题。将RS,GIS和GPS技术引入农业面源污染研究领域,通过建立完善的农业面源污染监测系统,可以有效地实施对环境污染的动态监测,科学管理具有空间属性的各种农业环境面源污染信息。以空间信息技术为基础的监测信息系统能够为农业面源污染及农村环境治理提供可靠有效的辅助决策信息,并为政府及有关部门正确决策提供科学依据。